清华大学激光照明技术（科学大咖面对面）

钱江晚报·小时新闻记者 郑琳

自从2019年创立，国科大杭高院的名字就频繁出现在大家的视野中。作为中国科学院体系在杭州“落户”的重要窗口，这所创新型机构不断地让国家级的科研项目落地杭州，还拥有14位两院院士的豪华导师阵容。去年，国科大杭高院的最新科研成果随着“梦天”实验舱飞向了中国空间站，构成太空里最精准的原子钟。

杭高院已在“物理光电”“生命健康”“智能科技”和“生态环境”四大领域建设８个交叉型二级学院。14位两院院士、68位杰青及同层次人才、99位“四青”等国家级骨干人才已通过各种方式加盟杭高院。高端前沿的科研项目和强大的师资力量也吸引了越来越多学生报考，杭高院2023年预计将招收全日制专业学位硕士研究生470人、全日制学术型硕士研究生100人。

最近，国科大杭高院物理与光电工程学院执行院长、博士生导师戴宁接受记者专访。这位国家自然科学基金委资深专家承担了多项国家（科技部、基金委）、科学院的科研项目。戴院长告诉记者，他们研发的项目已经投入我国航天事业，不仅成为卫星的“眼睛”，探测外太空的天体，“我们制造的LED灯，为宇航员出舱提供空间照明！”

记者（以下简称记）：戴院长可以简单介绍一下国科大杭高院的物理与光电工程学院的情况吗？

戴宁（以下简称戴）：国科大杭高院的物理与光电工程学院，主要围绕物理学当中的光电子学科。它包括光、电、光电子，以及与之相关的一部分的机械，所以我们是光机电一体化的学院。

我们的二级学科有光电磁物理、凝聚态物理、半导体物理、半导体材料半导体器件等等，这些是偏基础的学科。

偏向应用的主要是光电探测，比如航天工程里面的传感器等。

所以我们整个学院的设定还是很有特色，我们是一所新的大学，在机制上有一些创新。我们把基础研究、应用基础研究，以及一部分应用研究放在了一起。目的是希望我们的基础研究能够支撑后面的应用基础，甚至于未来的一些应用和产业化，而不是像很多高校那样，比如物理系是单独一个系，应用物理系是另外一个系。我们把它们融合在一起。

目前物理与光电工程学院一共有12个教授工作室，分成4个大的领域：凝聚态物理、光电子、激光，还有系统。

记：物理与光电工程学院在应用层面有哪些方面的研究？

戴：我们主要的应用出口有红外遥感、光电遥感、激光器，包括片上激光，就是把激光器跟电子学器件结合集成在一起。

红外遥感项技术可以运用在航天领域，是卫星的“眼睛”。

另外还有光电通讯。什么是光电通讯呢？一般我们通讯是用无线电，光电通讯是用光来进行通讯。相比无线电通讯，光通讯是集中在一个小范围内的短距离通讯。它还能局部定位，精度非常高，可以精确到厘米量级。

比如说未来的无人驾驶就需要用到这个技术。再比如，进入超市以后的导航，GPS信号肯定接收不到了，而这种高精度定位就比较适合这种应用场景。

记：如果同学们将来想要进入这样的研究领域，高中生考本科应该选择什么专业？

戴：选考的时候要选物理。进入大学一般是学物理学、应用物理学、光电子、半导体等相关专业。

记：您主持的一些国家级重大项目中，有哪些值得分享的经历？

戴：比如说太阳能电池，这是2011年的项目。为了提高太阳能电池的效率，降低成本，我们采用了微纳结构半导体。

通过这个项目研究，我们达到了当时提出的指标。我们研究的是针对新型结构的光电转换，目的是为了提高光电转换效率。

还有一个是基金委的重大项目——甚长波红外探测。

这个项目是希望给我们国家的甚长波红外探测解决一个关键的核心技术问题。

什么是甚长波红外探测呢？我们的光电探测领域，最成熟的是可见光的探测。比如说数码相机，它里面就有一个像素很高的传感器，数码相机里的传感器测的就是可见光。

而红外线是比可见光的波长要更长的电磁波，它是一个很大的范围，一般波长从1微米到几百微米。

红外探测我们也要分三个窗口：1-3微米，3-5微米，8-14微米。

为什么5-8微米没有呢？因为这个波段的红外线基本都被大气吸收了。

而我们做的研究，是要探测比14微米更长的红外线，一般波长在20-30微米，或更长，所以叫“甚长波红外探测”。

这种红外线信号的来源主要是外太空的天体。因为这些天体的温度很低，所以它们发射的电磁波的波长都在20微米以上。

为什么这些天体这么“冷”呢？因为我们要探测的不是恒星，而是太空里的行星，比如说太阳系里的土星、天王星、海王星等等。

它们离太阳很远，温度就非常低，所以我们现有的探测器性能就不够了。因此我们这个项目是针对未来红外天文探测领域的。

当我们把探测器做好，还需要进行很多实验。我们要用到模拟太空环境的实验设备，在我们的探测器真正进入太空前需要在这些设备里检验，它们是否能适应太空里严酷的环境。

我还可以举一个例子，比如我们的宇航员出舱的时候，外太空是一片漆黑的，所以宇航员需要一个LED灯来照明，否则直播的时候就什么也看不见了。这个LED灯就是我们做的。这个LED灯和普通的灯有什么不一样呢？它也是要在极端的太空环境里工作，不能随便在市场上买一个灯就给宇航员用了。因为飞船在太空里，温度会波动很大，有时候会正对着太阳，有时候就会背对太阳。背着太阳的时候温度有零下200度。我们的灯必须在这个温度下依然能工作。

记：您是否可以讲讲自己为何会走上科研的道路？

戴：我在读中学的时候，对物理就有一种兴趣。我们会自己动手拆电器，做半导体收音机。这和现在的学生做收音机可不一样，你们现在的收音机里的各种模块都是做好的，我们当时要从二极管、电容开始，从零组装的。我们那时候没有智能手机，没有iPad，也没有电视，所以说学物理就是最大的乐趣。要学好物理，数学也得好，否则解决不了物理问题。

在我们上学的时候，李政道、杨振宁这些科学家都是我们崇拜的对象。所以报考大学的时候我毫不犹豫选了理论物理专业，因为那些最顶尖的科学家都是学理论物理的。那个时代大学生毕业是不用自己找工作的，是分配的，所以我们不需要考虑找工作的问题，想学什么就学什么。

但是进了大学发现，理论物理是真的非常难学，“四大力学”必须学得很好。考研的时候，我选择了凝聚态物理，这是偏向应用的，到了工作的时候就转向了光电物理，这个应用性就更强了。所以我是从最基础的理论物理，逐步走向了应用物理。但是最开始基础理论的学习，给后来的科研工作打下了非常坚实的基础。所以现在我也对学生们讲，选课的时候尽量要选基础理论课，哪怕将来你们要做应用研究，也要学好基础理论课。有了这些基本功，后面的应用类课程自学起来也会很容易。

也许现在很多同学喜欢选热门的计算机，其实计算机学科里面也有非常基础的问题，比如算法都是数学问题。我们物理学中的量子力学，也都是靠数学表达的。

记：我知道您除了科研本职工作以外，还是京剧发烧友，还做过京剧文化的讲座。艺术和科研有反差吗？

戴：反差其实很小，爱因斯坦也是音乐家，他会拉小提琴。也许很多人对科学家的印象比较刻板。

我从小听京剧，拉京胡，而且都是自学的，这个爱好保持了50年啦。京剧这个艺术，不像你唱流行歌曲，到老了就唱不动了。京剧吧，年轻的时候反而唱得不好听，年纪大了，嗓子反而苍劲，会更有味道。

我不仅会唱会拉，还会自己做琴。为什么要自己做琴？因为京胡这个乐器，它用的这个蛇皮是很容易破的。尤其我们南方，天气潮湿，很容易崩破。我上中学的时候，如果要换一张蛇皮，要花5毛钱，换算到现在相当于至少100块，太贵啦。而且，一个乐手要上台，他不是只有一把琴的，要有6把琴。所以总是到店里去换皮是一件很繁琐也很昂贵的事。所以后来我就买材料自己蒙皮了。我常常去店里买一些材质不错的琴，但是拿回来就拆掉当部件，自己重新组装，改过之后音色会变得更好！现在我家里有六、七十把琴，其中一大半是自己做的，家里很多地方都摆着琴呢。

记：今年考研初试成绩马上出炉，我了解到有许多本科生和家长对杭高院物光学院非常感兴趣，通过哪些途径可以进一步了解科研学习生活以及相关报考信息？

戴：杭高院包括我们物光学院的招生走到第四个年头，已经受到越来越多考生和家长的关注。我们在去年推出了由王建宇院士领衔，八位二级学院执行院长参与的招生直播宣讲，内容涉及考生关注的科研、学习、校园生活基本情况以及报考建议，我们物光学院也在其中，我主讲的直播录屏已经在杭高院Ｂ站官方号上线，欢迎考生、家长点击收看。同时也请考生和家长持续关注杭高院以及物光学院官网的“研究生招生”板块获取最新报考资讯。”

【2023年招研信息】戴宁执行院长带来物理与光电工程学院介绍：

https://www.bilibili.com/video/BV1R3411g7Br/?spm_id_from=333.999.0.0

国科大杭州高等研究院官网－“研究生招生”板块链接：

http://hias.ucas.ac.cn/zsjy2.htm#yjszs

国科大杭高院物理与光电工程学院官网－“研究生招生”板块链接：

http://hias.ucas.ac.cn/wlgd/jxjy/yjszs.htm

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